CN108501684B - 一种汽车油电混合动力变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块由电机和单行星轮行星排组成，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动器，太阳轮与行星架之间设置有第一离合器；第一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩，分别作用在太阳轮和行星架上；合理选择发动机轴的角加速度和变速箱的输入轴和行星架的角加速度，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺。本发明实现了纯电驱动和行驶中启动发动机的功能，实现了在纯电驱动模式下快速平稳启动发动机。

Description

一种汽车油电混合动力变速箱

技术领域

本发明涉及混合动力车辆动力传动技术领域，尤其是涉及一种汽车油电混合动力变速箱。

背景技术

混合动力汽车是电动化汽车中最具有产业化和市场化前景的动力系统。混合动力汽车采用热能发动机和电机作为动力源，既可以使用发动机驱动，也可以使用电力驱动，还可以混合动力驱动，能够降低油耗，还能够用外接电源充电，用电能取代一部分燃油或燃气，部分改变能源结构。

单电机并联式混合动力系统是混合动力汽车中应用广泛的一种混合动力系统，由发动机、电机、动力耦合机构和机械变速箱构成，其中，电机具有多项功能，包括单独驱动车辆行驶、助力发动机驱动车辆、行驶时和驻车时发电、能量再生制动等；动力耦合机构的功能是：根据需要和指令，开通或关闭发动机和电机动力的输出通道，或切换其流向，实现混动车的各种工况；机械变速装置的功能是减速和增扭，并改变输入轴和输出轴之间的速比，使得发动机和电机能够高效率工作；同时放大扭矩，增大车轮扭矩。自动变速箱(AutomaticTransmission)、双离合器变速箱(Dual Clutch Transmission)等经常被用做机械变速机构。

美国专利6569054公开了一种并联式油电混合动力系统，其机电耦合机构主要由一个发动机、一个电机、一套行星齿轮机构、一个电磁离合器和一个变速箱构成，其中行星齿轮机构的太阳轮轴S和齿圈轴R作为力矩输入轴，行星架轴C作为力矩输出轴，力矩输入轴S、R分别与发动机和电机的轴相连，力矩输出轴C通过变速箱与车轮的驱动轴相连，该行星齿轮机构的作用是用于合成发动机和电机输出的扭矩来共同驱动车辆。所述电磁离合器接在太阳齿轮轴S和行星架轴C之间，用于机械锁定行星齿轮机构的三个轴，电磁离合器分离时，行星齿轮机构的三个轴分别以各自的速度转动。该系统的两个动力源，即发动机和电机，是并联的，两个动力源输出的驱动扭矩均可以通过机械传动而直接作用在车轮的驱动轴上，因此，动力传递效率高，而且只用了一个电机，结构简单；但是，该系统存在着一个较大的缺点：系统没有锁定发动机轴的机构，纯电驱动由电机单独输出驱动扭矩时，该驱动扭矩通过行星齿轮机构后会传递给发动机轴一个反向扭矩，使发动机倒转，会损坏发动机，因此，该系统不具备纯电动行驶功能，也没有说明如何启动发动机。然而，对于一个油电全混合动力系统而言，具备纯电驱动和在纯电驱动下启动发动机是非常重要的。纯电动工况时，关闭发动机以减少油耗，由电机驱动车辆行驶；当电机动力不足时，可以迅速启动发动机，进行油电合力驱动；这是一个非常节省燃料的工作状态，在城市道路上行驶时显得尤为重要，也是插电式混合动力车的重要工作模式。

如果在齿圈C/发动机轴上增加一个制动器或单向离合器，制止发动机反转，电机扭矩就可以通过行星排传递，实现纯电动行驶；行驶中需要启动发动机时，释放制动器，并通过离合器产生耦合扭矩，通过齿圈C在发动机轴上作用正向扭矩，使发动机轴加速，从而启动发动机。这是用离合器将零转速的齿圈C与转动的太阳轮S、行星架C锁定在一起，使三轴同速转动，把发动机轴加速到点火转速、启动发动机。但是，这带来一个问题：在离合器耦合之前，发动机轴/齿圈R转速为零，而太阳轮S和行星架C高速转动；如果这时将离合器耦合，就等于行星齿轮系的三个轴要进行一个完全非弹性的转动碰撞，这个转动碰撞会在力矩输出轴C上产生负扭矩冲击，该负扭矩是由发动机轴的惯性矩产生的，这一负扭矩传递到车轮上时会对车辆速度产生冲击，并使乘车者感到难受，更甚者可能导致机械结构的损坏而发生安全事故。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种汽车油电混合动力变速箱，其能够与发动机和动力电池匹配，为混合动力汽车提供动力，具备纯电驱动和混合驱动模式以及相互转换的功能。

本发明汽车油电混合动力变速箱，由混动模块和变速箱组成；混动模块由电机、行星排、离合器和制动机构组成；行星排有太阳轮、齿圈和行星架三个轴，一个轴连接电机，一个轴连接发动机，第三个轴连接变速箱的输入轴；离合器分别与行星排的两个轴连接，其扭矩倾向于将行星排的三个轴锁在一起、同速转动；离合器的耦合扭矩的大小与作用在摩擦片上的压力成正比，可以通过调节压力控制离合器的耦合扭矩；制动机构分别与发动机轴和变速箱壳体连接，锁定时可制止发动机轴转动。

纯电驱动行驶时，制动机构锁定，与发动机连接的行星排的轴静止，电机通过与之连接的行星排的轴驱动行星排的第三轴和变速箱输入轴，进而驱动车辆。行驶中启动发动机时，制动机构释放，离合器作用扭矩，倾向于使行星排的三个轴同速转动，故拖动发动机轴，使之加速到点火转速并点火启动。要想使得发动机在较短的时间内从零转速加速到点火速度，就要保证发动机轴达到一定的角加速度。发动机加速的过程中，发动机轴会产生负的惯性扭矩，作用在行星排上，传递到变速箱输入轴，最终影响车辆的加速度；发动机轴的角加速度越大，负的惯性扭矩越大，车辆可能出现负的加速度。另外，惯性扭矩太大还可能在机械部件中产生过大的应力，造成破坏。因此，在拖动发动机轴加速的过程中，要将发动机轴的角加速度控制在一定的范围；同时，要补偿发动机轴的惯性扭矩对车辆加速度的影响。

本发明通过分析离合器耦合时行星排中各齿轮轴的受力情况，建立了相关部件的动力学方程组，经过动力学分析，发现：通过调整离合器的耦合扭矩和电机的扭矩，能够在实现较快的发动机轴角加速度，同时车辆维持一定加速度(即变速箱输入轴的角加速度)。本发明推导出在各种具体实施方案中离合器的耦合扭矩和电机扭矩，从而实现预定发动机轴角加速度和预期的变速箱输入轴的角加速度。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

第一种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构，太阳轮与行星架之间设置有第一离合器；第一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q1，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要在一定的时间内，将发动机轴加速到一定转速，所以，发动机轴要有一定的角加速度ε_R；同时，要维持车辆一定的加速度，保持车辆行驶的平顺，就要保证变速箱的输入轴和行星架具有合适的角加速度ε_C；合理的选择发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第一离合器的扭矩Q1和电机扭矩T_M1：

Q1＝J_Vε_C+T_Vf+(1+ρ)J_enε_R+(1+ρ)T_enf (1)

T_M1＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+Q1–ρJ_enε_R–ρT_enf (2)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第二种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第二离合器，第二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q2，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_R和ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺。为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第二离合器的扭矩Q2和电机扭矩T_M2：

ρQ2＝(1+ρ)J_enε_R+J_Vε_C+(1+ρ)T_enf+T_Vf (3)

T_M2＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]–ρJ_enε_R–ρT_enf+ρQ2 (4)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第三种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第三离合器，第三离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q3，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺。为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第三离合器的扭矩Q3和电机扭矩T_M3：

Q3＝J_enε_R+T_enf+T_Vf/(1+ρ)+J_Vε_C/(1+ρ) (5)

T_M3＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+(1+ρ)Q3–ρJ_Vε_C–ρT_Vf (6)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；J_M是电机转子的转动惯量。

第四种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第四离合器，第四离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q4，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺。为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第四离合器的扭矩Q4和电机扭矩T_M4：

Q4＝(1+ρ)J_enε_S+ρJ_Vε_C+ρT_Vf+(1+ρ)T_enf (7)

T_M4＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–ρε_S]+[1/(1+ρ)](J_Vε_C+Q4+T_Vf) (8)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第五种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第五离合器；第五离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q5，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第五离合器的扭矩Q5和电机扭矩T_M5：

Q5＝J_Vε_C+(1+1/ρ)J_enε_S+(1+1/ρ)T_enf+T_Vf (9)

T_M5＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+Q5–(1/ρ)J_enε_S–(1/ρ)T_enf (10)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第六种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第六离合器；第六离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q6，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第六离合器的扭矩Q6和电机扭矩T_M6：

Q6＝J_enε_S+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+T_enf+[ρ/(1+ρ)]T_Vf (11)

T_M6＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+Q6+[1/(1+ρ)]T_Vf (12)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第七种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第七离合器；第七离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q7，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第七离合器的扭矩Q7和电机扭矩T_M7：

Q7＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (13)

T_M7＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+Q7+ρJ_Vε_R+ρT_Vf (14)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第八种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第八离合器，第八离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q8，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第八离合器的扭矩Q8和电机扭矩T_M8：

ρQ8＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (15)

T_M8＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+ρJ_Vε_R+ρT_Vf+ρQ8 (16)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第九种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第九离合器，第九离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q9，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第九离合器的扭矩Q9和电机扭矩T_M9：

Q9＝J_Vε_R+[1/(1–ρ)]J_enε_C+[1/(1–ρ)]T_enf+T_Vf (17)

T_M9＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]–[ρ/(1–ρ)]J_Vε_C+Q9–[ρ/(1–ρ)]T_enf (18)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第十种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第十离合器；第十离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q10，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十离合器的扭矩Q10和电机扭矩T_M10：

Q10＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (19)

T_M10＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+Q10 (20)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第十一种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第十一离合器；第十一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q11，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十一离合器的扭矩Q11和电机扭矩T_M11：

Q11＝(1/ρ)J_enε_S+J_Vε_R+(1/ρ)T_enf+T_Vf (21)

T_M11＝J_M[1/(1-ρ)](ε_R–ρε_S)+[(1-ρ)/ρ]J_enε_S+[(1-ρ)/ρ]T_enf+Q11 (22)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

第十二种结构的汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第十二离合器；第十二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q12，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十二离合器的扭矩Q12和电机扭矩T_M12：

(1-ρ)Q12＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (23)

T_M12＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+(1-ρ)Q12 (24)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

上述的第一种～第十二种结构的汽车油电混合动力变速箱中，其扭矩Q1～扭矩Q12均为具有上述混合动力变速箱的车辆行驶中启动发动机的启动扭矩，而不是上述扭矩Q1～扭矩Q12分别相应的第一离合器～第十二离合器的锁死扭矩，上述的启动扭矩小于锁死扭矩。

上述的第一种～第十二种结构的汽车油电混合动力变速箱中，其制动机构为制动器或单向离合器，能够制止发动机倒转。

上述的汽车油电混合动力变速箱，其通过建立太阳轮、小行星轮、行星架和齿圈的动力学方程式，并由此推导出各个离合器的耦合力矩、电机扭矩与发动机、变速箱所受扭矩和惯性矩的关系，使得车辆行驶中启动发动机的过程平顺、快速，能够实现发动机起步及纯电动起步。

本发明还保护一种包括有上述混合动力变速箱的车辆。

本发明汽车油电混合动力变速箱，其通过控制离合器扭矩来限制发动机轴对变速箱的输入轴产生的耦合力矩的峰值，使发动机轴的惯性矩在变速箱的输入轴上产生的负扭矩被限制在一个较低的范围之内；同时，又通过增加电机扭矩来抵消发动机轴的惯性矩作用在行星架上的剩余负扭矩。

本发明分析了离合器耦合时行星排中各齿轮轴的受力情况，根据它们的动力学平衡方程推导得出计算扭矩Q1～Q12、以及电机扭矩T_M1～电机扭矩T_M12的相应方程式，根据上述方程式能够计算出离合器耦合时其限力耦合力矩和电机输出正向扭矩的大小，通过计算能够合理给出这两个力矩值，使电机的输出轴的正向扭矩控制在即能抵消作用在行星架上的负扭矩、又能迅速启动发动机的范围之内，从而达到快速平稳启动发动机的目的。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该汽车油电混合动力变速箱，其结构紧凑，集成度高，满足整车前舱布置空间需求，在不增加电机的情况下，实现了纯电驱动和行驶中启动发动机的功能，使汽车具备全油电混合动力系统的全部功能，实现了在纯电驱动模式下快速平稳启动发动机。

由电机、行星排、离合器、制动机构组成混动模块，再匹配机械变速箱，组成混合动力变速箱，是一种广受关注的混合动力系统，有很多优点，但有一个难点：由电驱动模式切换到混合驱动模式时，发动机会产生负的冲击惯性矩，影响车辆形式的平顺性，也很大程度限制了其应用。本发明很好地解决了上述问题，具有以下优点：车辆行驶中能够快速、平顺地启动发动机；不需要液力变矩器或起步离合器，体积小、工作稳定可靠；对发动机轴输出有减速增扭作用，能提高车辆加速性能；对电机轴输出有增扭作用，可减小电机扭矩、体积和成本，也减小轴向空间；行星排、离合器和制动机构可布置在电机转子内，有利于控制轴向长度，使之能满足大多整车前舱空间布置需求，扩大应用范围。

附图说明

图1是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之一的结构示意图；

图2是图1中的汽车油电混合动力变速箱的受力分析示意图；

图3是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之二的结构示意图；

图4是图3中的汽车油电混合动力变速箱的受力分析示意图；

图5是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之三的受力分析示意图；

图6是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之四的受力分析示意图；

图7是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之五的受力分析示意图；

图8是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之六的受力分析示意图；

图9是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之七的受力分析示意图；

图10是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之八的受力分析示意图；

图11是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之九的受力分析示意图；

图12是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之十的受力分析示意图；

图13是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之十一的受力分析示意图；

图14是本发明汽车油电混合动力变速箱实施例之十二的受力分析示意图；

图中：1－发动机；2－输出轴；3－制动器；4－单行星轮行星排；5－电机；6－变速箱；7－第一离合器；8－混合动力模块；9－第二离合器；S－太阳轮；C－行星轮架；R－齿圈；P－行星轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明的汽车油电混合动力变速箱，在以下实施例1～6中，均采用单行星轮行星排，单行星轮行星排包括太阳轮S、行星架C和齿圈R，行星架C上设有行星轮P，太阳轮S与行星轮P相啮合，行星轮P与齿圈R的内齿相啮合，太阳轮S、行星架C和齿圈R绕各自的转动轴转动，且三个轴心线在一条直线上；在单行星行星排中，太阳轮转速n_S、齿圈转速n_R和行星架转速n_C之间存在以下约束关系：

n_R+ρn_S＝(1+ρ)n_C (1.1)

ρ是太阳轮和齿圈齿数之比，两边求导，得：

ε_R+ρε_S＝(1+ρ)ε_C (1.2)

行星排各部件相互作用，在太阳轮上的产生扭矩T_S，在齿圈上产生扭矩T_R，在行星架上产生扭矩T_C，这三个扭矩存在以下关系：

T_S＝ρT_R (1.3)

T_C＝–(1+ρ)T_R (1.4)

实施例1

如图1、2所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机1、混合动力模块8和变速箱6，混合动力模块包括电机5和单行星轮行星排4，电机5的转子与太阳轮S连接，发动机1的输出轴2与齿圈R连接，变速箱6的输入轴与行星架C连接；齿圈R与混合动力模块的壳体之间设置有制动器3，太阳轮S与行星架C之间设置有第一离合器7，第一离合器7用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q1，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M1、Q1，太阳轮的加速度：

J_Mε_S＝T_S–Q1+T_M1 (1.5)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、T_enf，齿圈的加速度：

J_enε_R＝T_R–T_enf (1.6)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q1、T_Vf，行星架的加速度：

J_Vε_C＝T_C+Q1–T_Vf (1.7)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.7)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q1＝J_Vε_C+T_Vf+(1+ρ)J_enε_R+(1+ρ)T_enf (1)

T_M1＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+Q1–ρJ_enε_R–ρT_enf (2)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

启动时，需要将发动机转速从零加速到某设定转速，然后发动机点火并开始工作。加速度越大，发动机启动越快；但需要较大电机和第一离合器扭矩，也可能引起较大的扭矩波动。要根据启动速度、控制扭矩、扭矩波动等因素，优化发动机的角加速度ε_R。例如：要0.4秒左右的时间内将发动机从零转速加速到400～800rpm(转/分钟)，使之能够顺利点火，依此设定发动机和齿圈的角加速度ε_R，大约为105～210rad/sec²。

启动过程要尽量平顺，启动前和过程中车辆的加速度的变化要小。若角加速度ε_C出现负值，车辆就会出现减速，要避免。原则上，应如此设定行星架角加速度ε_C，使之尽可能接近启动前的角加速度；但这可能导致Q1和T_M 1增大。实际上，由于时间很短，只有0.5秒左右，只要不出现负加速度，感觉就不会很明显。

这样，方程(1)、(2)中的参数都有了，就可以计算出Q1和T_M1。在启动发动机的过程中只须控制电机扭矩为T_M1，第一离合器扭矩为Q1，发动机就能在0.4秒左右的时间内达到设定转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

下面以具体应用例的例一详细说明方程(1)、(2)的计算过程，以得到Q1和T_M1的具体值。

车辆在匀速EV行驶时，电池电量降低，需要启动发动机，

整车和系统参数：

J_en＝0.14kg·m²，ρ＝0.5，J_M＝0.0382kg·m²，T_enf＝25Nm；

车重1720Kg，车轮半径0.315m，车速60km/hr，车辆行驶阻力＝197N，总速比5.24；

参数换算：

整车质量对车轮与路面接触点的惯性矩为J_VW＝1720*0.315²＝170.67kg·m2；

将整车惯性力折算到变速箱输入轴，得：J_V＝170.67/5.24²＝6.22kg·m2；

将整车阻力折算到变速箱输入轴，得：T_Vf＝197*0.315/5.24＝11.84Nm；

期望的角加速度ε_R是根据发动机启动时间要求进行设定的，要求发动机在0.4s内由0rpm加速至600rpm，即

ε_R＝Δω/Δt＝(600*2π/60)/0.4≈157.1rad/s²

车辆在匀速行驶，启动过程应保持加速度为零，即：ε_C＝0rad/s²，根据方程(1)，求出所需的第一离合器的扭矩Q1：

Q1＝(1+ρ)J_enε_R+J_Vε_C+T_Vf+(1+ρ)T_enf＝82.5Nm

根据方程(2)，求出所需的电机扭矩T_M1：

T_M1＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+Q1–ρJ_enε_R–ρT_enf＝47.0Nm

具体应用例的例二，如同具体应用例的例一，要求启动发动机过程中，变速箱输入轴的角加速度ε_C＝10rad/s²，其他参数不变。

根据方程(1)，求出所需的第一离合器的扭矩Q1：

Q1＝(1+ρ)J_enε_R+J_Vε_C+T_Vf+(1+ρ)T_enf＝144.7Nm

根据方程(2)，求出所需的电机扭矩T_M1：

T_M 1＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+Q1–ρJ_enε_R–ρT_enf＝110.3Nm。

实施例2

如图3、4所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机1、混合动力模块8和变速箱6，混合动力模块包括电机5和单行星轮行星排4，电机5的转子与太阳轮S连接，发动机1的输出轴2与齿圈R连接，变速箱6的输入轴与行星架C连接；齿圈R与混合动力模块的壳体之间设置有制动器3，齿圈R与行星架C之间设置有第二离合器9，第二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q2，分别作用在齿圈R和行星架C上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M2、Q2，太阳轮的角加速度：

J_Mε_S＝T_S+T_M 2 (1.8)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q2、T_enf，齿圈的角加速度：

J_enε_R＝T_R+Q2–T_enf (1.9)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q2、T_Vf，行星架的角加速度：

J_Vε_C＝T_C–Q2–T_Vf (2.0)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.4)、(1.8)～(2.0)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

ρQ2＝(1+ρ)J_enε_R+J_Vε_C+(1+ρ)T_enf+T_Vf (3)

T_M2＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]–ρJ_enε_R–ρT_enf+ρQ2 (4)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_R和行星架的角加速度ε_C按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(3)、(4)中，就可以计算出Q2和T_M2，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例3

如图5所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与太阳轮S连接，发动机的输出轴与齿圈R连接，变速箱的输入轴与行星架C连接；齿圈R与混合动力模块的壳体之间设置有制动器，太阳轮与齿圈之间设置有第三离合器，第三离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q3，分别作用在太阳轮和齿圈上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M3、Q3，太阳轮的角加速度：

J_Mε_S＝T_S–Q3+T_M3 (2.1)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q3、T_enf，齿圈的角加速度：

J_enε_R＝T_R+Q3–T_enf (2.2)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、T_Vf，行星架的角加速度：

J_Vε_C＝T_C–T_Vf (2.3)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.4)、(2.1)～(2.3)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q3＝J_enε_R+T_enf+T_Vf/(1+ρ)+J_Vε_C/(1+ρ) (5)

T_M3＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+(1+ρ)Q3–ρJ_Vε_C–ρT_Vf (6)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_R和行星架的角加速度ε_C按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(5)、(6)中，就可以计算出Q3和T_M3，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例4

如图6所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与齿圈R连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与行星架C连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮与行星架之间设置有第四离合器，第四离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q4，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M4、Q4，太阳轮的加速度：

J_enε_S＝T_S+Q4–T_enf (2.4)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、T_enf，齿圈的加速度：

J_Mε_R＝T_R+T_M4 (2.5)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q4、T_Vf，行星架的加速度：

J_Vε_C＝T_C–Q4–T_Vf (2.6)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.4)、(2.4)～(2.6)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q4＝(1+ρ)J_enε_S+ρJ_Vε_C+ρT_Vf+(1+ρ)T_enf (7)

T_M4＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–ρε_S]+[1/(1+ρ)](J_Vε_C+Q4+T_Vf) (8)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和行星架的角加速度ε_C按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(7)、(8)中，就可以计算出Q4和T_M4，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例5

如图7所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与齿圈R连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与行星架C连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；齿圈与行星架之间设置有第五离合器；第五离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q5，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M5、Q5，太阳轮的加速度：

J_enε_S＝T_S–T_enf (2.7)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、T_enf，齿圈的加速度：

J_Mε_R＝T_R–Q5+T_M5 (2.8)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q5、T_Vf，行星架的加速度：

J_Vε_C＝T_C+Q5–T_Vf (2.9)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.4)、(2.7)～(2.9)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q5＝J_Vε_C+(1+1/ρ)J_enε_S+(1+1/ρ)T_enf+T_Vf (9)

T_M5＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+Q5–(1/ρ)J_enε_S–(1/ρ)T_enf (10)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和行星架的角加速度ε_C按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(9)、(10)中，就可以计算出Q5和T_M5，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例6

如图8所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与齿圈R连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与行星架C连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮与齿圈之间设置有第六离合器；第六离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q6，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M6、Q6，太阳轮的加速度：

J_enε_S＝T_S+Q6–T_enf (3.0)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、T_enf，齿圈的加速度：

J_Mε_R＝T_R–Q6+T_M6 (3.1)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q6、T_Vf，行星架的加速度：

J_Vε_C＝T_C–T_Vf (3.2)

通过代数变换，消除方程(1.2)～(1.4)、(3.0)～(3.2)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q6＝J_enε_S+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+T_enf+[ρ/(1+ρ)]T_Vf (11)

T_M6＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+Q6+[1/(1+ρ)]T_Vf (12)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和行星架的角加速度ε_C按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(11)、(12)中，就可以计算出Q6和T_M6，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

本发明的汽车油电混合动力变速箱，在以下实施例7～12中，均采用双行星轮行星排，双行星轮行星排包括太阳轮S、行星架C和齿圈R，行星架C上设有行星轮组DP，太阳轮S与行星轮组DP相啮合，行星轮组DP与齿圈R的内齿相啮合，太阳轮S、行星架C和齿圈R绕各自的转动轴转动，且三个轴心线在一条直线上；在双行星轮行星排中，太阳轮转速n_S、齿圈转速n_R和行星架转速n_C之间存在以下约束关系：

n_R–ρn_S＝(1–ρ)n_C (3.3)

ρ是太阳轮和齿圈齿数之比，两边求导，得：

ε_R–ρε_S＝(1–ρ)ε_C (3.4)

行星排各部件相互作用，在太阳轮上的产生扭矩T_S，在齿圈上产生扭矩T_R，在行星架上产生扭矩T_C，这三个扭矩存在以下关系：

T_S＝–ρT_R (3.5)

T_C＝–(1–ρ)T_R (3.6)

实施例7

如图9所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与太阳轮S连接，发动机的输出轴与行星架C连接，变速箱的输入轴与齿圈R连接，行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮S与行星架C之间设置有第七离合器；第七离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q7，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M7、Q7，太阳轮的角加速度：

J_Mε_S＝T_S+T_M7–Q7 (3.7)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、T_enf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R–T_Vf (3.8)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q7、T_Vf，行星架的角加速度：

J_enε_C＝T_C+Q7–T_enf (3.9)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.9)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q7＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (13)

T_M7＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+Q7+ρJ_Vε_R+ρT_Vf (14)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_C和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(13)、(14)中，就可以计算出Q7和T_M7，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例8

如图10所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与太阳轮S连接，发动机的输出轴与行星架C连接，变速箱的输入轴与齿圈R连接，行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；齿圈R与行星架C之间设置有第八离合器，第八离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q8，分别作用在齿圈和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M8、Q8，太阳轮的角加速度：

J_Mε_S＝T_S+T_M8 (4.0)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q8、T_enf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R–Q8–T_Vf (4.1)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q8、T_Vf，行星架的角加速度：

J_enε_C＝T_C+Q8–T_enf (4.2)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.6)、(4.0)～(4.2)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

ρQ8＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (15)

T_M8＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+ρJ_Vε_R+ρT_Vf+ρQ8 (16)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_C和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(15)、(16)中，就可以计算出Q8和T_M8，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例9

如图11所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与太阳轮S连接，发动机的输出轴与行星架C连接，变速箱的输入轴与齿圈R连接，行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮S与齿圈R之间设置有第九离合器，第九离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q9，分别作用在太阳轮和齿圈上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_M9、Q9，太阳轮的角加速度：

J_Mε_S＝T_S+T_M9–Q9 (4.3)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q9、T_enf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R–T_Vf+Q9 (4.4)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、T_Vf，行星架的角加速度：

J_enε_C＝T_C–T_enf (4.5)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.6)、(4.3)～(4.5)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q9＝J_Vε_R+[1/(1–ρ)]J_enε_C+[1/(1–ρ)]T_enf+T_Vf (17)

T_M9＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]–[ρ/(1–ρ)]J_Vε_C+Q9–[ρ/(1–ρ)]T_enf (18)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_C和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(17)、(18)中，就可以计算出Q9和T_M9，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例10

如图12所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星架C连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与齿圈R连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮S与行星架C之间设置有第十离合器；第十离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q10，分别作用在太阳轮和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_enf，太阳轮的角加速度：

J_enε_S＝T_S+Q10–T_enf (4.6)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q10、T_Vf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R–T_Vf (4.7)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、Q10、T_Vf，行星架的角加速度：

J_Mε_C＝T_C–Q10+T_M10 (4.8)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.6)、(4.6)～(4.8)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q10＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (19)

T_M10＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+Q10 (20)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(19)、(20)中，就可以计算出Q10和T_M10，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例11

如图13所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星架C连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与齿圈C连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；齿圈R与行星架C之间设置有第十一离合器；第十一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q11，分别作用在齿圈和行星架上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_enf，太阳轮的角加速度：

J_enε_S＝T_S–T_enf (4.9)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q11、T_Vf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R+Q11–T_Vf (5.0)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、、Q11、T_Vf，行星架的角加速度：

J_Mε_C＝T_C–Q11+T_M 11 (5.1)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.6)、(4.9)～(5.1)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

Q11＝(1/ρ)J_enε_S+J_Vε_R+(1/ρ)T_enf+T_Vf (21)

T_M11＝J_M[1/(1-ρ)](ε_R–ρε_S)+[(1-ρ)/ρ]J_enε_S+[(1-ρ)/ρ]T_enf+Q11 (22)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(21)、(22)中，就可以计算出Q11和T_M11，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

实施例12

如图14所示，该汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星架C连接，发动机的输出轴与太阳轮S连接，变速箱的输入轴与齿圈R连接，太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动器；太阳轮S与齿圈R之间设置有第十二离合器；第十二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q12，分别作用在太阳轮和齿圈上。

作用在太阳轮上的扭矩有：T_S、T_enf，太阳轮的角加速度：

J_enε_S＝T_S+Q12–T_enf (5.2)

作用在齿圈上的扭矩有：T_R、Q12、T_Vf，齿圈的角加速度：

J_Vε_R＝T_R–Q12–T_Vf (5.3)

作用在行星架上的扭矩有：T_C、、Q12、T_Vf，行星架的角加速度：

J_Mε_C＝T_C+T_M 12 (5.4)

通过代数变换，消除方程(3.4)～(3.6)、(5.2)～(5.4)中的T_S、T_R、T_C和ε_S，得：

(1-ρ)Q12＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (23)

T_M12＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+(1-ρ)Q12 (24)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

发动机的角加速度ε_S和齿圈的角加速度ε_R按照实施例一中所描述的方法设计。

将相应参数代入方程(23)、(24)中，就可以计算出Q12和T_M12，使得发动机就能在预期的时间内(约0.4秒)达到怠速或稳定点火转速，顺利点火，并且能将车辆的加速度控制在设计范围内。

上述的第一种～第十二种结构的汽车油电混合动力变速箱中，其扭矩Q1～扭矩Q12均为具有上述混合动力变速箱的车辆行驶中启动发动机的启动扭矩，而不是上述扭矩Q1～扭矩Q12分别相应的第一离合器～第十二离合器的锁死扭矩，上述的启动扭矩小于锁死扭矩。

上述的第一种～第十二种结构的汽车油电混合动力变速箱中，其制动器也可为单向离合器，能够制止发动机倒转。

上述的汽车油电混合动力变速箱，其通过建立太阳轮、小行星轮、行星架和齿圈的动力学方程式，并由此推导出各个离合器的耦合力矩、电机扭矩与发动机、变速箱所受扭矩和惯性矩的关系，使得车辆行驶中启动发动机的过程平顺、快速，能够实现发动机起步及纯电动起步。

本发明还保护一种包括有上述混合动力变速箱的车辆。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (13)

1.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构，太阳轮与行星架之间设置有第一离合器；第一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q1，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第一离合器的扭矩Q1和电机扭矩T_M1：

Q1＝J_Vε_C+T_Vf+(1+ρ)J_enε_R+(1+ρ)T_enf (1)

T_M1＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+Q1–ρJ_enε_R–ρT_enf (2)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

2.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第二离合器，第二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q2，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第二离合器的扭矩Q2和电机扭矩T_M2：

ρQ2＝(1+ρ)J_enε_R+J_Vε_C+(1+ρ)T_enf+T_Vf (3)

T_M2＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]–ρJ_enε_R–ρT_enf+ρQ2 (4)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

3.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第三离合器，第三离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q3，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_R、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第三离合器的扭矩Q3和电机扭矩T_M3：

Q3＝J_enε_R+T_enf+T_Vf/(1+ρ)+J_Vε_C/(1+ρ) (5)

T_M3＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–(1/ρ)ε_R]+(1+ρ)Q3–ρJ_Vε_C–ρT_Vf (6)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_R是齿圈/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；J_M是电机转子的转动惯量。

4.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第四离合器，第四离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q4，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第四离合器的扭矩Q4和电机扭矩T_M4：

Q4＝(1+ρ)J_enε_S+ρJ_Vε_C+ρT_Vf+(1+ρ)T_enf (7)

T_M4＝J_M[(1+1/ρ)ε_C–ρε_S]+[1/(1+ρ)](J_Vε_C+Q4+T_Vf) (8)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

5.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第五离合器；第五离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q5，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第五离合器的扭矩Q5和电机扭矩T_M5：

Q5＝J_Vε_C+(1+1/ρ)J_enε_S+(1+1/ρ)T_enf+T_Vf (9)

T_M5＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+Q5–(1/ρ)J_enε_S–(1/ρ)T_enf (10)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

6.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和单行星轮行星排，电机的转子与行星排的齿圈连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第六离合器；第六离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q6，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和行星架的角加速度ε_C，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第六离合器的扭矩Q6和电机扭矩T_M6：

Q6＝J_enε_S+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+T_enf+[ρ/(1+ρ)]T_Vf (11)

T_M6＝J_M[(1+ρ)ε_C–ρε_S]+[ρ/(1+ρ)]J_Vε_C+Q6+[1/(1+ρ)]T_Vf (12)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是太阳轮/发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到行星架上的惯性矩；ε_C是启动过程中行星架的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

7.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第七离合器；第七离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q7，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第七离合器的扭矩Q7和电机扭矩T_M7：

Q7＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (13)

T_M7＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+Q7+ρJ_Vε_R+ρT_Vf (14)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

8.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第八离合器，第八离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q8，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第八离合器的扭矩Q8和电机扭矩T_M8：

ρQ8＝J_enε_C+(1–ρ)J_Vε_R+(1–ρ)T_Vf+T_enf (15)

T_M8＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]+ρJ_Vε_R+ρT_Vf+ρQ8 (16)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；J_M是电机转子的转动惯量。

9.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的行星架连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的行星架与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第九离合器，第九离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q9，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_C、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_R和ε_C，按以下公式设置第九离合器的扭矩Q9和电机扭矩T_M9：

Q9＝J_Vε_R+[1/(1–ρ)]J_enε_C+[1/(1–ρ)]T_enf+T_Vf (17)

T_M9＝J_M[(1/ρ)ε_R–(1/ρ–1)ε_C]–[ρ/(1–ρ)]J_Vε_C+Q9–[ρ/(1–ρ)]T_enf (18)

其中，J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_C是发动机的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

10.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与行星架之间设置有第十离合器；第十离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q10，分别作用在太阳轮和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十离合器的扭矩Q10和电机扭矩T_M10：

Q10＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (19)

T_M10＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+Q10 (20)

其中，J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

11.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；齿圈与行星架之间设置有第十一离合器；第十一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q11，分别作用在齿圈和行星架上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十一离合器的扭矩Q11和电机扭矩T_M11：

Q11＝(1/ρ)J_enε_S+J_Vε_R+(1/ρ)T_enf+T_Vf (21)

T_M11＝J_M[1/(1-ρ)](ε_R–ρε_S)+[(1-ρ)/ρ]J_enε_S+[(1-ρ)/ρ]T_enf+Q11 (22)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到行星架上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

12.一种汽车油电混合动力变速箱，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块包括电机和双行星轮行星排，电机的转子与行星排的行星架连接，发动机的输出轴与行星排的太阳轮连接，变速箱的输入轴与行星排的齿圈连接，行星排的太阳轮与混合动力模块的壳体之间设置有制动机构；太阳轮与齿圈之间设置有第十二离合器；第十二离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩Q12，分别作用在太阳轮和齿圈上；

行驶中启动发动机的过程中，需要选择合理的发动机轴的角加速度ε_S、变速箱的输入轴和齿圈的角加速度ε_R，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺；为实现上述的角加速度ε_S和ε_C，按以下公式设置第十二离合器的扭矩Q12和电机扭矩T_M12：

(1-ρ)Q12＝J_enε_S+ρJ_Vε_R+T_enf+ρT_Vf (23)

T_M12＝J_M(ε_R–ρε_S)/(1-ρ)+(1-ρ)J_Vε_R+(1-ρ)T_Vf+(1-ρ)Q12 (24)

其中，ρ是太阳轮和齿圈的齿数之比；J_en是发动机轴的转动惯量；ε_S是发动机的角加速度；J_V是整车的惯性质量折算到齿圈上的惯性矩；ε_R是启动过程中齿圈的角加速度；T_enf是发动机的摩擦阻力矩；T_Vf是整车的行驶阻力通过变速箱传递到齿圈上折算成的阻力扭矩；J_M是电机转子的转动惯量。

13.一种车辆，其特征是：其包括如权利要求1～12中任一权利要求所述的混合动力变速箱。

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